DE2043229A1

DE2043229A1 - Nichtrostende Stahllegierung

Info

Publication number: DE2043229A1
Application number: DE19702043229
Authority: DE
Inventors: Grant M Mohnton Goda jun Kermit John Leesport Pa Aulenbach (V St A )
Original assignee: Carpenter Technology Corp
Current assignee: Carpenter Technology Corp
Priority date: 1969-09-04
Filing date: 1970-09-01
Publication date: 1971-03-11
Also published as: SE349062B; FR2058984A5; JPS4933243B1; CA925725A; US3645722A

Description

DIPL-IHG. ERICH KÜHNEMANN

DIPL-ING. KLAUS KÜHNEMANN ' _lA '

^DÜSSELDORFKORD,Fieflignrtfastrafle 13 ?fseldorf, ^den ^3U ^AuS^ust 1970 TW. 482656 Postscheckkto.: Mn 794U ^.bb.üf

Carpenter Technology Corporation Reading, Pennsylvanien (V. St. A.) West Bern Street 101

Nichtrostende Stahllegierung

Die Erfindung betrifft nichtrostende Stahllegierungen, insbesondere eine ferritische chromhaltige Stahllegierung und eine martensitische chromhaltige Stahllegierung. Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, die allgemeine maschinelle Bearbeitbarkeit solcher Legierungen zu verbessern oder derartige Legierungen zu schaffen, die hinsichtlieh der Kombination ihrer Eigenschaften Bearbeitbarkeit und Korrosionsbeständigkeit in bestimmten Medien verbessert sind. Unter allgemeiner maschineller Bearbeitbarkeit wird hier insbesondere die Eignung zum Automatenstahl mit kurzbrechenden Spänen verstanden.

Chromhaltiger nichtrostender Stahl mit wenig oder gar keinem Nickel kann Chrom in einer Menge von etwa 10 $> bis 30 $> enthalten. In Abhängigkeit von dem Anteil an Chrom und den anderen vorhandenen Legierungsbestandteilen kann das Gefüge der Legierung ferritisch oder martensitisch sein, oder es können auch beide Gefügeformen in variierenden Proportionen vorhanden aein. Wegen ihrer mechanischen und chemischen Eigenschaften und in einigen Fällen auch wegen ihrer magnetischen Eigenschaften sind solche Legierungen jedenfalls für einen weiten Anwendungsbereich höchst erwünscht. Mit Hücksicht auf

1 0 9 8 1 1 / U 9 6

die Schwierigkeiten bei der maschinellen Bearbeitung solcher Legierungen sind die Standard-Qualitäten durch die Bearbeitbarkeit positiv beeinflussende Additive verändert worden, und 'zwar für Anwendungszwecke, bei denen die damit verbundene Verringerung der Korrosionsbeständigkeit hingenommen werden kann. Die A.I.S.I.-Typen 416 und 450 F (Normen des American Iron and Steel Institute) beispielsweise sind bezeichnend für solche Qualitäten; sie enthalten wesentliche Anteile an Schwefel oder Selen, nämlich mehr als etwa 0,15 $> und gewöhnlich 0,3 ^ oder mehr, und zwar für eine bessere Bearbeitbarkeit.

Eine Anzahl anderer Elemente ist hierfür ebenfalls schon verwendet worden in Kombination mit oder an Stelle von den Elementen Schwefel und Selen, aber die Ergebnisse haben nicht befriedigt, meistens weil der Kostenanstieg der Legierung und/oder die nachteilige Wirkung auf andere Eigenschaften, z. B. Korrosionsbeständigkeit, nicht ausreichend durch den Gewinn an allgemeinen Bearbeitungseigenschaften ausgeglichen wurden. Die USA-Patentschrift 2 897 078 ist beispielgebend für derartige chromhaltige nichtrostende Stahllegierungen, bei denen die Elemente Phosphor, Schwefel und Selen als gleichwertig angesehen werden, bei denen der zulässige Gehalt an Mangan auf 2,0 ^ angehoben ist und zu denen 0,5 - 3.0 # Kupfer, 0,5 - 3,0 # Aluminium und 0,05 - 1 ,0 $> Zircon und/oder Molybden hinzugefügt werden. Wie sich aus dieser Patentschrift ergibt, wird das Mangan eingesetzt, weil es eine vorteilhafte Wirkung auf die Bearbeitungseigenschaften der Legierung haben soll, und zwar trotz seines nachteiligen Effekts im Hinblick auf die Korrosionsbeständigkeit. Unabhängig davon ist bestätigend festgestellt worden, daß Mangan, vermutlich wegen der relativen Löslichkeit von Mangansulfiden, eine umkehrende Wirkung auf die Korrosionsbeständigkeit hat, aber es wurde andererseits gefunden, daß dies in einem gewissen Maße duroh eine sorgfältige Passiv*4ierung der Oberfläohe des betreffenden Werkstüolcea ausgeglichen werden kann. Erwartungsgemäß wurde aber das darunterliegende Material freigelegt und angegriffen, als die passivierte Oberfläche, von

1 0 9 8 1 1 / 1 A 9 6

der die Mangansulfide entfernt waren, sich abgenutzt hatte.

Ganz allgemein besteht die Erfindung darin, daß im Falle der Anwesenheit eines verhältnismäßig kleinen Gehaltes von Tellur zusammen mit den Elementen Kupfer und Aluminium diese Bestandteile mit den Elementen Schwefel oder Selen oder mit beiden zusammenwirken, um einen außergewöhnlichen Grad allgemeiner maschineller Bearbeitbarkeit chromhaltigen nichtrostenden Stahls zu verursachen, und zwar ohne Verringerung der Korrosionsbeständigkeit auf ein von früherer Erfahrung mit den Schwefelzusätzen zur Erreichung' eines gleichen Grades von Bearbeitbarkeit " her erwartetes Maß. Es hat sich herausgestellt, daß diese Elemente im Falle ihrer Anwesenheit in ferritischen und martensitischen nichtrostenden Stählen einen Grad allgemeiner Bearbeitbarkeit hervorrufen, der wenigstens ungefähr gleich demjenigen ist, der von gegenwärtig erhältlichen entsprechenden Standard-Qualitäten erreicht wird, jedoch mit einer verbesserten Korrosionsbeständigkeit. Mit anderen Worten rufen diese Elemente einen Grad von Korrosionsbeständigkeit hervor, der wenigstens ungefähr gleich entsprechenden Qualitäten allgemein maschinell bearbeitbaren nichtrostenden Stahl« ist, jedoch mit wesentlich verbesserter Bearbeitbarkeit.

Im einzelnen wird erfindungsgemäß eine nichtrostende Stahllegierung vorgeschlagen, welche die nachfolgend genannten Elemente in den angegebenen Gesamtbereichen einerseits und Vorzugsbereichen andererseits, die in angenäherten Gewichtsprozenten angegeben sind, enthält:

Kohlenstoff	bis zu	1,	0	5 bevorzugt	0,08	- 1
Chrom	10 - 30		7	Il	10 -	20
Mangan	bis zu	5	4	It	0,4	- 2,5
Schwefel Selen	0,015 -	0	,75 "	0,02	- 0,4
Kupfer	0,5 -	1 /■	Il	0,75	- 4
Aluminium	0,25 -	Il	0,50	- 1,25
Tellur	0,001 -	,75 "	0,01	- 0,1.
	1 U ⁽J 8 1 1 /	^f) B

2043/29

Zusätzlich können variierende Beträge anderer Elemente eingefügt werden, und zwar beispielsweise: Bis zu etwa 3 Ί» Silizium, jedoch vorzugsweise nicht mehr als etwa 1 #; ferner bis zu etwa 0,5 ^, jedoch vorzugsweise nicht mehr als 0,035 ^ Phosphor; weiterhin bis zu etwa 2,5 $ Nickel; ferner bis zu etwa 5 ^, jedoch vorzugsweise nicht mehr als 1,5 % Molybden, wobei das ganze Molybden oder ein Teil davon durch Wolfram im Verhältnis von etwa 2 zu 1 ersetzt werden kann; ferner bis zu etwa 0,01 $ Bor und schließlich bis zu etwa 1 #, jedoch vorzugsweise nicht mehr als 0,5 ^ Columbium oder Titan. Abgesehen von unbedeutenden Verunreinigungen besteht die Legierung im übrigen aus Eisen.

Die Elemente Schwefel und/oder Selen zusammen mit bestimmten Gehalten an Kupfer, Aluminium und Tellur wirken in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung gemeinsam dahin, einen unerwarteten Grad von allgemeiner maschineller Bearbeitbarkeit und Korrosionsbeständigkeit hervorzurufen. Während Schwefel in Bereichen, die sich von etwa 0,015 bis 0,75 i» erstrecken, vorhanden sein kann, können oberhalb etwa 0,5 ^ steigende Schwierigkeiten sowohl bei warmem als auch bei kaltem Umgang mit der Zusammensetzung entstehen. Deshalb wird der Schwefelgehalt vorzugsweise auf nicht mehr als etwa 0,4 ^ beschränkt, um die Behandlungsschwierigkeiten so niedrig wie möglich zu halten. Selen auf einer 1 zu 1-Basis kann für den ganzen Schwefel oder einen Teil davon in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung eingesetzt werden, wie es in der obigen Tabelle angezeigt ist. Die Elemente Schwefel und Selen, einzeln oder gemeinsam, sind nicht gleichwertig dem Element Tellur und können in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung nicht durch Tellur ersetzt werden.

Das Kupfer kann in der erfindungsgemäßen Legierung in fester Lösung oder ungelöst als kupferreiche Phase oder in beiden Formen vorhanden sein. Sein wirksamster Effekt im Hinblick auf die maschinelle Bearbeitbarkeit des Stahls scheint sich einzu-

10 9 8 11/1 ·'. ;J Γ»

stellen, wenn wenigstens einiges Kupfer ungelöst vorhanden ist und eine kupferreiche Phase bildet, die als "Spänebrecher" dient. Unterhalb etwa 0,5 9& ist nicht mehr genügend Kupfer vorhanden, um eine bemerkbare Wirkung hervorzurufen, während oberhalb etwa 7 i° heftige Auskristallisationsprobleme mit ihren nachteiligen Polgen auftreten.

Das Aluminium trägt zur Bildung von kleineren und dabei besser divergierten Sulfiden bei. Da Aluminium ein intensiver Ferritbildnor int, muß seine Verwendung bei Zusammensetzungen, die ganz oder im wesentlichen martensitisch sein sollen, sorgfältig gesteuert werden. Im ganzen kann Aluminium von etwa 0,25 % bis 4 "fo in der erfindungsgeraäßen Legierung vorhanden sein. J Größere Beträge davon verursachen Versprödung und übermäßige Kornformate. Um die Aufrechterhaltung des martensitischen Gleichgewicht:; in einigen Zusammensetzungen zu erleichtern, sollte weniger als 2 fi Aluminium vorwendet werden. Jirfindungsgemäß wird vorgezogen, Aluminium in einem Betrag zwischen etwa 0,50 und 1,2 ν ia einzusetzen.

Gegenstand der Erfindung ist auch die Verwendung der Stahl-Legierung mit der vorerwähnten Zusammensetzung zur Herstellung von Werkstücken und Bauteilen, bei denen es auf die allgemeine m.'uichineI.Ie Bearbeitbarkeit wie Bohren, Hobeln, Schruppen uaw. besonder^ ankommt, solche Werkstücke und Bauteile sind z. B. Ventilgehäuse, -spindeln, -nadeln, -teller, Leitupindeln, Ver- ™ gaser- und Brennerteil, e sowie Kabelanschlüsse.

Die nachfolgend wiedergegebenen Beispiele zeigen, daß bei Abwesenheit wenigstens eines geringen, aber wirkungsvollen Ge- \\h\ tea von Tellur diu erwartete allgemeine maschinelle Bearbeitbarkeit der erfindungagemäüen Zusammensetzung nicht erreicht werden kann. Es wird etwa 0,01 bie 0,1 9t Tellur gebraucht, obwohl so wenig wie 0,005 oder eufßr 0,001 i» und andererseits soviel wie 0,75 # Tellur verwendet werden können. Zwecks Erhalt der günstigsten Wirkung von Tollur ist es erforderlich, Ana die Elemente Kupfer und Aluminium ebenfaLls innerhalb

1 0 ^fj f; I I / I /. ) I;

BAD ORIGINAL

der angegebenen Grenzen vorhanden sind. Das Tellur scheint tellurreiche Verbindungen zu bilden, die Telluride sein können und den Sulfiden angelagert sind. Je mehr Tellur eingesetzt wird, um so mehr werden die Sulfide von den tellurreichen Verbindungen umgeben.

Durch die Hinzufügung der Elemente Kupfer, Aluminium und Tellur entsprechend der Erfindung kann der Schwefelgehalt einer vorgegebenen Legierung verringert werden, so daß eine bessere Korrosionsbeständigkeit bei geringem oder gar keinem Verlust an allgemeiner Bearbeitbarkeit oder sogar in einigen Fällen mit einer gewissen Verbesserung der Bearbeitbarkeit erzielt wird. Wenn andererseits der vorher angewendete Schwefelspiegel aufrecht erhalten wird, ermöglicht es die Hinzufügung der Elemente Kupfer, Aluminium und Tellur, die Bearbeitungseigenschaften deutlich zu verbessern.

Mangan wird wegen seines nachteiligen Effektes im Hinblick auf die Korrosionsbeständigkeit vorzugsweise zu der erfindungsgemäßen Zusammensetzung nicht hinzugefügt. Falls dies doch geschieht, wird der Mangangehalt unterhalb etwa 5 % gehalten. Falls sein begünstigender Effekt bezüglich der Bearbeitbarkeit gewünscht wird, kann Mangan dort hinzugefügt werden, wo der sich ergebende Rückgang an Korrosionsbeständigkeit hinnehmbar ist, und für diesen Zweck wird Mangan in einem Bereich von etwa 0,4 bis 2,5 $> hinzugefügt. Die Wirkung von Mangan bezüglich Korrosionsbeständigkeit scheint hauptsächlich darin zubeatehen, daß die Löslichkeit der Sulfide in verdünnten Säuren ansteigt. Unter Berücksichtigung dessen» daß allgemein maschinell bearbeitbare nichtrostende Stahlqualitäten nicht zur Anwendung zu gelangen brauchen, wo - beispielsweise in Anlagen zur Durchführung von Chemieverfahren - sie sehr stark angreifenden Medien auagesetzt werden, kann gesagt werden, daß geringere Werte von Mangan, von etwa 0,4 bis 0,6 oder 0,7 #i eine beaMore Kor rouionsbe«tändigkeit hervorrufen, als wenn das Man-Ι',ιιιι In ci'iilliM-i'n 13 t) träfen vorhanden lot.

1 .J ') ■ i ; / I ■' i ^fi

Die Bestandteile und Eigenschaften von fünfzehn spezifischen Beispielen der erfindungsgemäßen Legierung und im Vergleich dazu anderer Legierungen sind im einzelnen in Tabelle 1 aufgeführt. Die Tabelle gibt die Anteile der Elemente in ungefähren Gewichtsprozenten des Gesamtgewichts der jeweiligen Probe wieder, wobei als nicht aufgeführter Restbestandteil zur Ergänzung auf 100 ia Eisen hinzutritt. Die Zahlen unter "Bohrversuch" sind in der Dimmension 10""^ Zoll (inch) = 2,540 . 10 cm und unter "Härte" in HRB, d. h. Rockwell-Härte, ermittelt mit Kugel vom Durchmesser 0,158 cm bei einer Belastung von 10 + 90 kp, angegeben.

Die Stähle Nr. 1 bis 9 lassen sich - ausgenommen für die Werte der Elemente Kupfer, Aluminium und Tellur - erkennen als innerhalb der Grenzen von A.I.S.I.-Type 416 liegend, bei der es sich um eine nichtrostende Stahllegierung handelt, die für ihre maschinelle Bearbeitbarkeit bekannt und in Hr. 10 wiedergegeben ist. In ähnlicher Weise illustriert die Nr. 15 die A.I.S.I.-Type 430 F, während die Beispiele 12 bis 14 davon durch die Hinzufügung von Kupfer, Aluminium und Tellur gemäß der Erfindung abweichen.

Von jedem der Legierungsbeispiele wurden Barren gegossen und warmverformt zwecks Erhalt von Probestücken, die vor dem Ver- ä such geglüht wurden. Bei den Stählen Nr. 1 bis 11 erfolgte das

Glühen im Temperaturbereich von 704 bis 787⁰O für eine Stunde pro Zoll « 2,540 cm des Materials und anschließende Luftkühlung.

Die Beispiele 12 bis 15 wurden in einem Temperaturbereich von 760 bis 815° C für eine Stunde pro Zoll = 2,540 cm des Materials und ebenfalls mit anschließender Luftkühlung behandelt. Die Härte der Stähle in ihrem geglühten Zustand wurde nach Rockwell B gemessen.

Die allgemeine maschinelle Bearbeitbarkeit (Zerspanungsfähigkeit) der Musterstücke jedes Beispiels wurde durch die Ermittlung der Durchschnittstiefe des Eindringens eines Werkzeuges in die Musterstücke unter sorgfältig überwachten Be-

1 0 9 8 1 1 / 1 A 9 B

2 Ü A 3 2 2 9

dingungen vergleichbar gemacht. Die Dimmension ist tausendstel Zoll * 2,540 . 10 cm. Da es keine allgemein anerkannte Methode für das Messen der Bearbeitbarkeit gibt, wurden die Werte dafür durch Messung der Eindringtiefe eines Viertelzollbohrers 0,635 cm) in die Musterstücke während eines Zeitraums von 15 Sekunden und bei einer Bohrerdrehzahl von oder dicht bei 670 Umdrehungen/Minute und konstantem Drehmoment ermittelt. Vor Beginn jeder Bohrung wurde der in einem herkömmlichen Bohrkopf montierte Bohrer gegen die Oberfläche der Probe angesetzt, und dann wurde mit einer konstanten Andruckkraft von 45,359 kg gebohrt. Die Ergebnisse des Bohrens gehen aus der Tabelle hervor, wobei jede Zahl ein Durchschnittswert aus drei Versuchen darstellt.

Im Vergleich zu Beispiel 10 demonstrieren die Beispiele 1 bis deutlich die Verbesserung der Bearbeitbarkeit, die mit der Erfindung erzielt werden kann, wenn die Elemente Kupfer, Aluminium und Tellur legiert werden, wobei der Schwefel in oder nahe demselben Bereich oder ein wenig darunter gehalten wird. Die Verbesserung der Bearbeitbarkeit wird dabei ohne irgendeinen bemerkbaren Effekt bezüglich der Korrosionsbeständigkeit der Zusammensetzung im Vergleich zu der A.I.S.I.-Type 416 erhalten. Die Elemente Kupfer, Aluminium und Tellur jeweils allein oder nur zwei gleichzeitig wirkend können diese Wirkung nicht hervorrufen. Beispielsweise mit etwa 2 $ Kupfer und etwa 1 $ Aluminium in Beispiel 11, verglichen in allen anderen Punkten mit Beispiel 10, ergab sich eine maschinelle Bearbeitbarkeit von 415 im Vergleich zu dem Wert von 451, der bei den Proben gemäß Beispiel 10 erhalten wurde. Die geringe Differenz bezüglich der Härte der Beispiele 1 bis 11 kann nicht als bemerkenswert angesehen werden.

Eine erfindungsgemäße Modifizierung der A.I.S.I.-Type 416 ergibt sich aus der nachfolgenden Tabelle (Zahlen in Gewichtsprozent) :

1 0 9 8 1 1 / U f) ti

Kohlenstoff bis zu etwa 0,15

Chrom 12-14

Schwefel + Selen 0,15 - 0,5

Kupfer 0,75 - 4

Aluminium 0,5 - 1,25

Tellur 0,01 - 0,1

Mangan bis zu etwa 2,5

Silizium bis zu etwa 1

Phosphor bis zu etwa 0,2

Nickel bis zu etwa 0,5

Bor bis zu etwa 0,01

Columbium bis zu etwa 0,25

Titan bis zu etwa 0,25

Molybden bis zu etwa 0,6

Der übrige Teil der Zusammensetzung besteht aus Eisen, abgesehen von unbedeutenden Unreinheiten oder anderen Zusätzen, die die gewünschten Eigenschaften der Zusammensetzung nicht beeinträchtigen.

Die Stähle Nr. 12 bis 15 zeigen die verbeaeerten Eigenschaften der allgemeinen maschinellen Bearbeitbarkeit, die durch die modifizierte A.I.S.I.-Type 430 F-Legierung gemäß der Erfindung erhalten werden, wobei diese Eigenschaften eine Ergänzung er- Λ fahren durch eine Verbesserung der Korrosionsbeständigkeits-EigenBchaften der Zusammensetzung. Die verbesserten Eigenschaften werden durch die erfindungsgemäße Hinzufügung von Kupfer, Aluminium und Tellur in den für eine bessere Bearbeitbarkeit angezeigten Beträgen und durch eine Verringerung des Schwefelgehaltes um mehr ale 50 Ί* zwecks besserer Korrosionsbeständigkeit hervorgerufen. Eu ist darauf hinzuweisen, daß die Härte der Stahlprobe Nr. 15 bedeutend niedriger ist als dlβJenig· der Beispiele 12 bis U und daß unter Berüokeiohti- gung dessen, daß die Bearbeitbarkeit mit Zunahm· der Hart· abnlauBt, dl· Verbesserung in der Bearbeitbarkeit größer ist, als «in direkter Vergleich der Bohrverauohsergebnla·· der

1 0 9 8 1 1 / U 9 6

Beispiele 12 bis 15 erscheinen läßt. Weiterhin zeigt Stahl Nr. 12 aiit einem Wert von 558 des Bohrversuchs bei einer Härte von HRB 88 deutlich eine verbesserte Bearbeitbarkeit im Vergleich zu Beispiel 15, wenn man die Verschiedenheit in der Härte in Rechnung stellt.

Die nach-folgende Mittelwerttabelle ((&ichtsprozente) gibt die Modifizierung der A.I.S.I.-Type 430 P gemäß der Erfindung an:

Kohlenstoff bis zu etwa 0,12

Chrom 14-18

Schwefel + Selen 0,15 - 0,5

Kupfer 0,75 - 4

Aluminium 0,5 - 1,25

Tellur 0,01 -0,1

Mangan bis zu etwa 2,5

Silizium bis zu etwa 1

Phosphor bis zu etwa 0,2

Nickel bis zu etwa 0,5

Bor bis zu etwa 0,01

Columbium bis zu etwa 1

Titan bis zu etwa 1

Molybden bis zu etwa 0,6

Im übrigen besteht die Legierung aus Eisen, abgesehen von unbedeutenden Unreinheiten oder anderen Zusätzen, welche die gewünschten Eigenschaften der Legierung nioht nachteilig beeinflussen,

Bei einem Versuch in einem 10-gewiohteproientigen Salpttereäurebad bei Raumtemperatur nach Passivierung in einer Lösung von 20-gewiohteproMntiger Salpetereaure und 2-voluaenproBentigem Na₂Or₃O₇ bei 49° 0 für 30 Minuten wurde kein« der Stahl- proben gemäß den Btiepielen 12 bie 15 verfärbt« IeI ei«·* anderen Vereuoh in einer 5-gewiohtiproientigtn Saleeprühung bei 35° C naoh der gleichen Paaeivierungebehandlung setzten zwei

10981 1/U96

Muster gemäß Beispiel 15 nach, einer Durchschnittsdauer von etwa 2 Stunden Rost an, zwei Muster gemäß Beispiel 12 nach etwa 4 Stunden, vier Muster gemäß Beispiel 13 ergaben einen Durchschnitt von etwa 38 Stunden, wobei eines der Muster noch nach 50 Stunden keinen Rostansatz zeigte, als es aus dem Testmedium entfernt wurde. Von den beiden Mustern gemäß Beispiel 14, die getestet wurden, rostete eines nach 48 Stunden, und das andere wurde aus dem Testmedium nach 50 Stunden ohne Rostansatz entnommen. Vor der Prüfung in der 5-gewichtsprozentigen Salzsprühung wurden passivierte Muster jedes Beispiels zuerst einem 10-gewichtsprozentigen NaOH-Bad bei 49° C für eine Stunde ausgesetzt, wobei die Muster von Beispiel 15 durch- I schnittlich etwa 21 Stunden und Beispiel 12 etwa 35 Stunden mit einem Muster, welches nach 50 Stunden aus dem Testmedium entnommen wurde, ohne Rostansatz blieben. Ferner erzielte Beispiel 13 einen Durchschnitt von etwa 37 Stunden, wobei zwei von den vier Mustern, die getestet wurden, aus dem Medium noch nach 50 Stunden ohne Rostansatz entnommen werden konnten. Schließlich gingen im Falle des Beispiels 14 beide getesteten Muster aus dem Medium nach 50 Stunden ohne Rostansatz hervor.

Zum Zwecke einer guten allgemeinen maschinellen Bearbeitbarkeit in Verbindung mit einer besseren Korrosionsbeständigkeit als bisher wurde der Schwefel in der erfindungsgemäßen Zu- λ sammensetzung auf weniger als 0,25 $> und vorzugsweise auf nicht mehr als etwa 0,15 bis 0,20 $> begrenzt.

In dem Falle einer gänzlich ferritischen Zusammensetzung ge-•mäß der Erfindung, die so ausgewogen ist, daß sie nicht in irgendeinem bemerkenswerten Ausmaß bei hoher Temperatur zur austenitischen Gefügeform übergeht, kann eine Warmverformung ohne irgendwelche ungewöhnlichen Schwierigkeiten mittels Erhitzung auf normale Warmverformungsbereiche vorgenommen werden, nämlich auf einen Temperaturbereich, bei dem die Zusammensetzung besonders bildsam ist, woran sich dann das Schmieden in der üblichen Weise anschließt. Die Beispiele 12 bis H sind

1 0 9 8 1 1 / 1 U 9 6

typisch für solche Legierungen.

Erfindungsgemäße Zusammensetzungen andererseits, die bei Raumtemperatur ganz oder überwiegend martensitisch sind, können nicht mit Erfolg in herkömmlicher Weise warmbearbeitet werden, wenn bei normaler Warmverformungstemperatür die Mikrostruktur weniger als etwa 50 i» Ferrite und mehr als etwa 50 i» Austenite zeigt. Bekanntlich erstreckt sich die Verformungstemperatur für martensitische Chromstähle gewöhnlich von etwa 1150° G bis etwa 1230° C und in einigen Fällen nahe an 1260° C, und zwar in Abhängigkeit von den Legierungsbestandteilen. Indes streben die martensitischen Zusammensetzungen gemäß der Erfindung, die weniger als etwa 50 i» Ferrite bei normaler Warmverformungstemperatur enthalten, zur Ausbildung von Rissen ähnlich denen, die in Legierungen auftreten, welche warmbrüchig sind, und zwar vorzugsweise in Abhängigkeit von der Anwesenheit eines Bestandteiles mit niedrigem Schmelzpunkt, und erfordern eine besondere Bearbeitung. Im Falle solcher Legierungen vollzieht sich die Warmbehandlung aber nicht schlechter als bei den gewöhnlichen Warmbruch-Zusammensetzungen, wenn die Verformungstemperatur ansteigt. Im Gegenteil verschwinden solche Warmverformungsschwierigkeiten, und die Verformung kann mit Erfolg bei Temperaturen oberhalb etwa 1260° C durchgeführt werden. Im allgemeinen läßt sich sagen, daß der Warmbearbeitungsbereich oberhalb des delta-ferritischen Haltepunktes liegen sollte, d. h. oberhalb des Beginns der Umstellung des flächenzentrierten Austenitgitters in das raumzentrierte Gitter des Delta-Eisens. Die bevorzugte Temperatur liegt bei etwa 1315° C.

Die erfindungsgemäßen nichtrostenden Stahllegierungen werden - wie oben bereits kurz erwähnt - zur Herstellung von Werkstücken und Bauteilen verwendet, bei denen es auf die allgemeine maschinelle Bearbeitbarkeit besonders ankommt. Es handelt sich vorzugsweise um funktionell wichtige, hochbeanspruchte und/oder kompliziert gestaltete Werkstücke und Bauteile, beispielsweise Ventilgehäuse und Ventilspindeln, die von geringer

1 0 9 8 1 1 / U 9 6

korrosiven Flüssigkeiten beaufschlagt werden, ferner Leitspindeln und Wellen für Werkzeugmaschinen, Schraubenbolzen und Muttern für Vergaser, Nadeln für Nadelventile, Antriebsscheiben für zahnärztliche Instrumente, Düsenteile für Ölbrenner und insbesondere auch Steuerkabel-Befestigungseinrichtungen für Flugzeuge.

Tabelle 1 und Patentansprüche

10981 1/U96

Q) H H

ο ω

α)

•Η W

ce Vh

(0

-H-

CTN<T»CO CO COCO

CTN O CTn CTn CTn C— W τ— CTn τ— IA CO CTN F— C*— W CTN O O W *^" W τ— τ— LA τ— IA O τ— C— LTN ^ LA IA LA LA LA LA LA "d" ^" IA ^" *3" (A

OOOOOr-θτ-ο OOO

ooooooooo ooo

^" C*"™ VO CD C"*"* VQ CD CJ ^" ^5 "^~ ^f" C**™

Γ""~ C**"" C**~ C"*~ OO ^-O 00 (^ CFi O^ ^^ CT^ O^

OOOOOOOr-o Ot-OO

t^ OO O^ O C*™ CM to O ^t" ^O V^ CM

χ~*ΟΟ^τβΟ^~'^Γ~ΟΟ O Γ*" t*" O

*t*kVk*t«*Vfc** ·"·»! VkVkVkVkI

CM CM CM CM CVJ CM CM CM τ™* CM ^^ f^ (\l

t^N CT^ K^ ^jO (5*\ τ— O^ ^^ CM CM ΚΛ OO ^t" C*"" ^i* OOOOOOOO OOOOOOO

WWfAWWWWW (AWt-T-T-T-T-

oooooooo ooooooo

WWWWWWWW W CM CM C- C- C— C— τ— τ— τ— τ— τ— τ— T-"t— τ— τ— τ— τ— T-" τ— r~

OOOOOOOO OOOOOOO

T-T-T-T-T-T-T-VO OOOOOOO OOOOOOOr- OOOOOOO

OOOOOOOO OOOOOOO OOOOOOOO OOOOOOO

f***~ ^^¹ r* *· ^~™ MD vO VO ^^" ^^ ^^D (^\ C^J ViD QO ^"™ U™\ \S\ \X\ V-Q LfN Lf*\ Lf\ ^^ V^J ^^ \IT\ LjCN C^¹J ^i" ^ii"

OOOOOOOO OOOOr-OO Ot- OOt— t— OO Ot- CM IfN ^" ^ IA T-T-T-T-T-T-T-T- T-T-T-OOOO OOOOOOOO OOOOOOO

τ—· CM K^ ^i* l/"N VO ^" CO CT^ ^^ τ™¹ C\J K^ ^" ϊΓ\

t— τ— τ· T" t— r-

10981 1 / U96

Claims

2Ü43229

Patentansprüche

1. Nichtrostende Stahllegierung mit guter allgemeiner maschineller Bearbeitbarkeit, bestehend aus

bis zu 1,5 1> Kohlenstoff ä

10 bis 30 i* Chrom

0,015 bis 0,75 i» Schwefel plus Selen

0,5 bis 7 * Kupfer

0,25 bis 4 jC Aluminium

0,001 bis 0,75 Ί* Tellur

bis asu 5 i» Mangan

bis zu 3 i» Silizium

bis zu 0,5 i» Phosphor

bis zu 2,5 S* Nickel

bis zu 0,01 i> Bor

bis zu 1 Jt Columbium

bis zu 1 ^ Titan

bis zu 5 Jt Molybden

oder einem gleichwertigen Anteil an Wolfram zum Ersatz von Molybden im Verhältnis 2 zu 1, Rest Eisen einschließlich Verunreinigungen.

2. Stahllegierung nach Anspruch 1 mit 0,02 bis 0,4 $ Schwefel plus Selen, 0,75 bis 4 f> Kupfer, 0,50 bis 1,25 # Aluminium und 0,01 bis 0,1 Jt Tellur.

3. Stahllegierung nach An spruch 1 oder 2, bestehend aus:

0/)8bie 1 f Kohlenstoff

10 bie 20 i> Chrom

109811/H96

bis zu 2,5 i» Mangan

bis zu 1 ?ί Silizium

bis zu 0,5 1° Columbium

bis zu 0,5 1" Titan

bis zu 1,5 1° Molybden

Rest Eisen einschließlich. Verunreinigungen.

4. Stahllegierung nach. Anspruch 3 mit nicht mehr als 0,15 bis 0,20 $ Schwefel plus Selen'.

5. Stahllegierung nach Anspruch 2 oder 3 mit weniger als ■ 0,25 # Schwefel plus Selen.

6. Stahllegierung nach einem der Ansprüche 3 bis 5 mit bis zu 0,035 Ι» Phosphor und 0,4 bis 0,7 # Mangan.

7. Stahllegierung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, bestehend aus:

bis zu 0,15 i» Kohlenstoff

12 bis 14 $> Chrom

0,15 bis 0,5 # Schwefel plus Selen

bis zu 0,2 1> Phosphor

bis zu 0,5 i> Nickel

bis zu 0,25 $> Columbium

bis zu 0,25 i> Titan

bis zu 0,6 i» Molybden

Rest Eisen einschließlich Verunreinigungen.

8. Stahllegierung nach Anspruch 7 mit bis zu 0,12 i» Kohlenstoff und 14 bis 18 fi Chrom.

9. Stahllegierung nach einem der vorangehenden Ansprüche mit wenigstens 0,005 # Tellur.

TO. Verwendung der Stahllegierung nach den Ansprüchen 1 bis als Werkstoff für Werkstücke und Bauteile des Maschinen- and

10981 1 /1 496

COPY

Apparatebaus, bei denen es auf die allgemeine maschinelle Bearbeitbarkeit, insbesondere Zerspanbarkeit, besonders ankommt.

11. Verwendung nach Anspruch 10, und zwar für Steuerkabel-Befestigungseinrichtungen in Plugzeugen.

12. Verwendung nach Anspruch 10, und zwar für Antriebsscheiben von zahnärztlichen Instrumenten.

13. Verwendung nach Anspruch 10, und zwar für Schraubenbolzen und Muttern von Vergasern.

14. Verwendung nach Anspruch 10, und zwar für Leitspindeln und Wellen an Werkzeugmaschinen.

15· Verwendung nach Anspruch 10, und zwar für Ventilgehäuse, Ventilspindeln, Ventilnadeln und Ventilteller.

16. Verwendung nach Anspruch 10, und zwar für Brennerdüsen.

10981 1/U96

COPY